محاسبات با کارایی بالا-HPC

محاسبات با کارآمدی بالا (HPC) یک نوع تمرینی از پردازش موازی داده ها برای بهبود عملکرد محاسبات و انجام محاسبات پیچیده می باشد. HPC با جمع کردن قدرت محاسبات به این توان می رسد، بنابراین حتی برنامه های پیشرفته می توانند به صورت مؤثر، قابل اعتماد و مطابق سرعت مورد نیاز و انتظار کاربران اجرا شوند. بنابراین قدرت پردازشی بیشتری در مقاسیه با کامپیوتر های معمولی ایجاد می شود.

در دنیای مدرن، کشفیات و ابداعات تنها می توانند با تکنولوژی، داده و محاسبات پیشرفته صورت گیرند. برای مثال تکنولوژی هایی که در لبه ی علم قرار دارند مانند هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، اینترنت اشیاء، به حجم عظیمی از داده ها نیاز دارند. آنها همچنین به محاسبات با کارآمدی بالا نیاز دارند، چرا که کادریلیون(ده به توان 30) محاسبات را در ثانیه انجام دهند و در مقاسیه با لپ تاب ها و رایانه های رومیزی است که حداکثر 4.5 بیلیون محاسبه در ثانیه می توانند انجام دهند ( با پردازنده های 4.5GHz).

محاسبات با کارامدی بالا برای موارد زیر مورد نیاز هستند:

آنها راه نوآوری در علم، تکنولوژی، تجارت را هموار می کنند

سرعت پردازش که برای بسیاری از عملیات های محاسباتی ، برنامه ها و بارکاری حیاتی است را بهبود می دهند.

آنها می توانند یک زیر ساخت IT سریع و قابل اعتماد که می تواند حجم عظیمی از داده ها را ذخیره و پردازش نماید را پایه گذاری نمایند.

مزایای HPC

HPC می تواند بسیاری از محدودیت های مرزهای محاسباتی را پردازنده ها و کامپیوترهای شخصی معمولی دارند را برطرف کن. مزایای HPC بسیار زیادند که شامل موارد زیر می شود:

سرعت بالا

HPC ها بیشتر برای پردازش سریع رعد و برقی هستند، بدین معنا که سیستم های HPC می توانند حجم عظیمی از محاسبات را بسیار سریع انجام دهند، پردازنده ها و سامانه های کامپیوتری معمولی شاید همین کار را در مدت روز ها هفته ها و یا حتی ماه ها طول دهند.

سیستم های HPC معمولا از آخرین مدل CPU ها و GPUها و بعلاوه شبکه های ارتباطی نوری با تاخیر پایین و دستگاه های بلوک ذخیره سازی، برای بهبود سرعت پردازش و عملکرد محاسبات استفاده می نمایند.

هزینه کمتر

به خاطر اینکه سیستم های HPC سریعتر می توانند پرازش نمایند، برنامه ها سریعتر اجرا می شوند و سریعتر پاسخ می دهند که این امر باعث ذخیره سازی زمان و هزینه می شود. بعلاوه بسیاری از این سیستم ها به صورت”پرداخت همزمان با پیشرفت” در دسترس اند و می توانند بر طبق نیاز قدرتشان کاهش یا افزایش یابد. که این امر نیز هزینه ها را کاهش می دهد.

کاهش هزینه تست های فیزیکی

بسیاری از برنامه های امروزی قبل از اینکه برای استفاده عمومی یا تجاری به کار برده شوند، نیاز به آزمایش های فیزیکی زیادی دارند. خودروهای خود ران یک مثال از این موارد است. محققان برنامه، توسعه دهندگان و آزمایش کنندگان می توانند شبیه سازی های قدرت مندی با استفاده از سیستم های HPC انجام دهند، بنابراین نیاز به آزمایش های فیزیکی پرهزینه یا مکرر را به حداقل می رساند یا حتی از بین می برند.

HPC به چه صورت کار می کند

بیشتر سیستم های HPC سه منبع یا جز اصلی دارند

محاسبه
شبکه
ذخیره

در یک معماری HPC، چندین سرور (عموما صدها یا هزاران)یک شبکه یا کلاستر را شکل می دهند. هر سرور یک گره است. و در هر کلاستر، گره ها به صورت موازی برای افزایش سرعت پردازش عمل می کنند و HPC را شکل می دهند. کلاسترها به صورت خودکار در ابر برای صرفه جویی در هزینه و زمان ایجاد و حذف می شوند.

چندین برنامه نرم افزاری الگوریتم روی کلاستر برای پشتیبانی چندین برنامه HPC اجرا می شوند. بعلاوه، کلاستر با حافظه شبکه می شود تا خروجی این برنامه ها را ذخیره نماید.

تعامل میان اجزا

اینکه این اجزا مختلف در سرعت یا عملکرد مشابه کار کنند از اهمیت برخوردار است. اگر آنها نتوانند با هم همگام شوند، عملکرد بالا نمی تواند حاصل شود و کل سیستم مختل می شود. به عنوان مثال، سرورها باید داده ها را به طور موثر از اجزای ذخیره سازی دریافت و پردازش کنند، و این در حالی است که این اجزا باید اطلاعات را به سرعت به سرورها برای پشتیبانی HPC برسانند. به طور مشابه، اجزای شبکه باید از انتقال یکپارچه داده با سرعت بالا بین اجزای دیگر پشتیبانی کنند.

سیستم های HPC می توانند بارهای کاری مختلفی را اجرا کنند. دو نوع محبوب از بارهای کاری موازی و کوپل شده است.

در بارهای کاری موازی، مسائل محاسباتی به قسمت های کوچک و مستقلی تقسیم می شوند که می توانند به صورت موازی با سرعت های بسیار بالا اجرا شوند. اغلب، این بارهای کاری با یکدیگر ارتباطی ندارند. نمونه‌هایی از این بارکاری شامل شبیه‌سازی ریسک، شبیه‌سازی لجستیک، جستجوی متنی و مدل‌سازی مولکولی است.

هنگامی که بارکاری به قسمت های کوچکتر تقسیم می شود و در حین انجام پردازش خود به طور مداوم با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند، گفته می شود که آنها به شدت به هم متصل و کوپل هستند. این معمولاً با تعامل بارهای کاری در گره های مختلف یک خوشه یا کلاستر اتفاق می افتد. برخی از نمونه‌های رایج بارهای کاری به‌هم‌پیوسته یا کوپل عبارتند از: شبیه‌سازی برخورد خودرو، شبیه‌سازی مکانی، مدل‌سازی پیش‌بینی آب و هوا و مدیریت ترافیک.

هر دو نوع بار کاری به سرعت پردازش بالا و خروجی دقیق نیاز دارند که برای آن HPC مورد نیاز است.

برای اجاره سرورهای ارزان پشت این شکل کلیک کنید.

تجربه استفاده از لپتاپ و سرور ارزان و قدرتمند با استفاده از سرورهای شبیه سازان

اینجا کلیک کنید

کاربردهای HPC

HPC در بسیاری از سناریوهای واقعی برای حل مشکلات پیچیده در علم، تجارت و مهندسی استفاده می شود. برخی از موسسات دانشگاهی نیز از سیستم های HPC استفاده می کنند. برخی از سازمان های دولتی، به ویژه ارتش، برای کاربردهای پیچیده به HPC متکی هستند. همانطور که تقاضا برای قدرت و سرعت پردازش برای برنامه های کاربردی دنیای واقعی افزایش می یابد، HPC احتمالاً برای مشاغل در هر اندازه، به ویژه برای پردازش تراکنش ها و انبارهای داده محبوب تر خواهد شد.

سیستم‌های HPC در بسیاری از صنایع دیگر نیز استفاده می‌شوند، از جمله موارد زیر، اما نه محدود به آنها:

ساخت. برای طراحی، ساخت و آزمایش محصولات جدید با استفاده از شبیه سازی.
مراقبت های بهداشتی. تحقیق و توسعه واکسن‌ها، داروها و درمان‌های جدید برای بیماری‌ها؛ بهبود تکنیک های غربالگری؛ و برای تشخیص دقیق تر بیمار.
رسانه و سرگرمی. برای ایجاد انیمیشن‌ها و جلوه‌های ویژه، رمزگذاری فایل‌های رسانه‌ای، پشتیبانی از ویدئوهای پرسرعت و پخش رویدادهای زنده و ایجاد سرگرمی همه جانبه با استفاده از واقعیت افزوده
هوافضا. برای آموزش پرسنل و ایجاد شبیه سازی های حیاتی برای آزمایش هواپیما.
نفت و گاز. برای آزمایش مدل‌های مخزن، مکان‌یابی منابع نفت و گاز، انجام تحلیل‌های فضایی و انجام جریان سیال و شبیه‌سازی‌های پردازش لرزه‌ای.
خودرو. برای شبیه سازی تست های تصادف در صنعت خودرو که هزینه کمتری نسبت به تست های فیزیکی دارند.
خدمات مالی. برای انجام معاملات خودکار، تقلب کارت اعتباری را شناسایی کنید و روند سهام را در زمان واقعی دنبال کنید.
هواشناسی. برای پیش بینی و ردیابی طوفان ها و دیگر الگوهای آب و هوایی غیر معمول.
ابرکامپیوتر یکی از شناخته شده ترین نمونه های HPC است که در آن یک کامپیوتر بزرگ از تعداد زیادی کامپیوتر و پردازنده تشکیل شده است که با هم کار می کنند تا به پردازش موازی و عملکرد بالا دست پیدا کنند.

مطالب مرتبط:

آشنایی با پردازش سریع یا HPC

راه حل های محاسباتی با کارایی بالا
تخمین رم مورد نیاز برای انجام محاسبات
مقایسه قدرت CPU ها و تخمین زمان محاسبات
تعریف محاسبات موازی
Save translation ژنومیک در مرکز محاسبات شبیه سازان امیرکبیر
محاسبات با عملکرد بالا
محاسبات با عملکرد بالا برای دانش سلامتی و زندگی
محاسبات موازی
محاسبات (رایانش) موازی
سیستم محاسبات مشارکتی برای پردازش سنگین و تأخیر کم در شبکه‌های حسگر بی‌سیم
محاسبات موازی
آزمایشگاه محاسباتی
مرکز محاسبات ابر رایانه
محاسبات با کارایی بالا-HPC

محاسبات با کارایی بالا-HPC

محاسبات با کارایی بالا-HPC

فهرست مطالب